变色龙舌头弹射过程的有限元模拟与仿真

变色龙捕食过程中舌头作为典型的生物软组织,能够以很快的速度弹射至一倍体长,因此探究变色龙舌头弹射过程并对其力学性能进行研究,对于以变色龙为仿效对象的仿生机械设计和开发领域中生物信息的提取尤为重要。根据高速摄像机下的变色龙捕食过程中舌头的比例建立了舌头的有限元模型,对舌头弹射过程进行了有限元仿真,初步确定了材料的本构模型以及材料的本构参数。考虑到变色龙舌头的弹出过程主要是由舌尖(加速肌)表面受到的压力驱动而产生,建立了变色龙舌头的“压力驱动模型”,通过在加速肌表面施加压力曲线,对变色龙舌头的弹射过程进行了有限元模拟与仿真,得到了整个弹射过程的速度曲线和位移曲线。然后引入神经网络,并将有限元分析和神经网络相结合对每一阶段的加载力数值进行优化,得到变色龙舌头弹射过程的最佳加载力,基于所得到的加载力对变色龙舌头的弹射过程进行有限元仿真,得到整个加载过程的速度曲线和位移曲线,与文献中实验所得到的速度曲线和位移曲线进行对比,验证了预测结果的正确性。